Pythonで行列の各列の要素がすべて一意であるかどうかを判定する方法

Pythonでは、行列（リストのリスト）の各列に含まれる要素がすべて一意（重複なし）であるかどうかを判定したい場面があります。このような場合、シンプルなループ処理とリスト内包表記、そして「set」演算子を組み合わせることで効率的にチェックできます。

setは重複する要素を自動的に取り除く性質を持つため、「元の列の要素数」と「setに変換した後の要素数」を比較することで、その列に重複が存在するかどうかを簡単に判別できます。

サンプルコード

my_list = [[11, 24, 84], [24, 55, 11], [7, 11, 9]]

print("The list is :")
print(my_list)

my_result = True

for index in range(len(my_list[0])):

    column = [ele[index] for ele in my_list]

    if len(list(set(column))) != len(column):
        my_result = False
        break

if(my_result == True):
    print("All columns are unique")
else:
    print(("All columns are not unique"))

実行結果

The list is :
[[11, 24, 84], [24, 55, 11], [7, 11, 9]]
All columns are unique

コードの解説

• まず、整数を含むリストのリスト（行列）を定義し、コンソールに表示します。

• 判定結果を格納するための変数を用意し、初期値としてブール値「True」を代入します。

• forループで行列を走査し、リスト内包表記を使って同じインデックス位置の要素を集めることで、各列を抽出します。

• 抽出した列をsetに変換して重複を除去し、その長さと元の列の長さを比較します。両者が一致しない場合、その列には重複した要素が存在することになります。

• 重複が見つかった時点で、ブール値を「False」に更新し、break文によってループから抜け出します。これにより、無駄な処理を省き、パフォーマンスを向上させています。

• 最後に、最終的なブール値の内容に応じて、「すべての列が一意である」または「一意でない列が存在する」というメッセージをコンソールに出力します。

補足：より簡潔な書き方

all関数とジェネレータ式を組み合わせると、上記の処理を1行で表現することもできます。

my_result = all(
    len(set(col)) == len(col)
    for col in zip(*my_list)
)

zip(*my_list)を使うと行列が転置され、各行が列として扱えるため、コードがより読みやすくなります。状況に応じて使い分けるとよいでしょう。